從草石蠶中提取水蘇糖的研究

葉春華，呂艷蓓

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

從草石蠶中提取水蘇糖的研究

葉春華，呂艷蓓

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

以草石蠶為材料，采用單因素和正交試驗研究提取時間、提取溫度、固液比對水蘇糖得率的影響，并確定提取水蘇糖的最佳工藝條件。結(jié)果表明，各因素對水蘇糖得率的影響由大到小依次為固液比＞提取時間＞提取溫度，當(dāng)提取時間60 min，提取溫度40℃，固液比1∶15時，水蘇糖得率最高，此條件下水蘇糖得率是45.17%。

草石蠶；提取時間；提取溫度；固液比；水蘇糖得率

水蘇糖（Stachyose）是由半乳糖－半乳糖－葡萄糖－果糖構(gòu)成的四糖，是一種功能性低聚糖，具有抑制腸道有害菌群增殖、改善排便功能、防止便秘、保護肝臟、降血壓和血脂、增強機體免疫力等功能。其廣泛分布在豆科和唇形科植物中，尤其在草石蠶的肉質(zhì)塊莖中含有大量水蘇糖[1]。草石蠶，又名寶塔菜，是唇形科水蘇屬中能形成地下塊莖的栽培種，一年或多年生草本植物[2]。在我國，草石蠶資源豐富，主要分布在河北、山西、江蘇、四川、浙江、湖北、貴州等地。因此本論文主要研究從草石蠶中提取水蘇糖工藝條件，為合理利用草石蠶資源，豐富食品行業(yè)研究成果提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料

新鮮草石蠶：超市購買。

1.2 儀器

722S型分光光度計：上海天普分析儀器有限公司；JB300-D強力電動攪拌機：北京聯(lián)動盈創(chuàng)科技發(fā)展有限公司；HH-2恒溫水浴鍋：中外合資深圳天南海北有限公司；Allegra64R臺式高速冷凍離心機：美國貝克曼庫爾特有限公司；KBS-1200數(shù)控超聲波細胞粉碎機：蘇州江東精密儀器有限公司；Waters600高效液相色譜儀（HPLC）：美國Waters公司。

1.3 方法

1.3.1 單因素對水蘇糖得率的影響

實驗采用單因素分別研究提取時間、提取溫度、固液比三因素對總糖得率的影響，在改變其中某個因素時，其余的2個因素的水平固定，即提取時間、提取溫度、固液比分別固定在60 min、40 ℃、1∶15。

1.3.2 水蘇糖最佳提取條件的確定

在水蘇糖提取過程中，提取時間、提取溫度、固液比對水蘇糖得率的影響較大。為了確定提取水蘇糖的最佳工藝參數(shù)，在分別進行單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用50 min～70 min、40℃～60℃、10倍～20倍水進行三因素三水平正交試驗，以確定水蘇糖最佳提取工藝，選用因素及水平表見表1。

表 1 因素與水平表Table 1 Variables and their levels employed in a orthogonal design

1.3.3 原料的處理

選取無機械傷的草石蠶塊莖，洗干凈并烘干。烘干方法是：開始烘干的3 h以70℃處理，而后維持50℃繼續(xù)烘干30 h，得到草石蠶干品，切片備用。

1.3.4 水蘇糖的提取[3-4]

將50 g草石蠶干品，用少量水浸泡1.5 h，煮沸5 min，冷卻，然后用攪拌機將草石蠶打碎，加入一定量水，在一定的溫度下，提取一定時間，然后在3000 rpm/min下離心5 min，離心液備用。水蘇糖提取流程圖見圖1。

圖1 水蘇糖的初步提取工藝流程Fig.1 The initial extraction process of stachyose

1.3.5 水蘇糖的測定

本實驗測定水蘇糖采用HPLC法。

1.3.5.1 色譜分析條件

色譜柱：氨基柱，WatersSpherisorb誖5μmNH2，4.6×250 mm；流動相：V（乙腈）∶V（水）=70∶30；流速：1.00 mL/min；柱溫：40 ℃；進樣量：10 μL。

1.3.5.2 水蘇糖標(biāo)準曲線的繪制[5]

將水蘇糖標(biāo)準品配成2.50、5.00、10.00、15.00、20.00 mg/mL5個濃度的溶液，按上述色譜條件測定峰面積，以水蘇糖濃度為橫坐標(biāo)，峰面積值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準曲線，如圖2所示，得回歸方程y=2350624.5171x+1990780.1707，R2=0.9996

1.3.5.3 樣品水蘇糖含量的測定

將提取液稀釋一定倍數(shù)后，經(jīng)0.45μm微孔濾膜過濾，再用微量進樣器吸取10 μL，注入高效液相色譜儀中，測定峰面積，外標(biāo)法計算，即得樣品水蘇糖含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析采用Excel進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素對水蘇糖得率的影響

2.1.1 提取時間對水蘇糖得率的影響

提取時間對水蘇糖得率的影響見圖3。

由圖3可見，隨提取時間的延長，水蘇糖得率雖然不斷提高，但是提高幅度不明顯。

2.1.2 提取溫度對水蘇糖得率的影響

提取溫度對水蘇糖得率的影響見圖4。

由圖4可知，提取溫度為70℃時，水蘇糖得率是42.77%，比60℃時略提高了0.07%可見隨提取溫度的升高，水蘇糖得率變化越來越不明顯。

2.1.3 固液比對水蘇糖得率的影響

固液比對水蘇糖得率的影響見圖5。

由圖5可見，隨用水量的增加，水蘇糖得率也隨之升高，但是水蘇糖得率變化隨著用水量增加變化越來越不明顯。

2.2 水蘇糖最佳提取條件的確定

正交試驗結(jié)果見表2。

表 2 L9（34）正交試驗結(jié)果Table 2 Design and results of orthogonal experiment L9（34）

續(xù)表 2 L9（34）正交試驗結(jié)果Continuetable2 DesignandresultsoforthogonalexperimentL9（34）

表2結(jié)果顯示，主要影響因為固液比，其最佳水平是2（1∶15），其次分別是提取時間、提取溫度，最佳水平分別是60 min、40℃?？梢?，提取水蘇糖的最佳條件是A2B1C2，即提取時間60 min，提取溫度40℃，固液比1∶15。

3 結(jié)論

本文以草石蠶干品為原材料，對水蘇糖的提取做了初步研究，確定出了從草石蠶中提取水蘇糖的最佳工藝條件為：提取時間60 min，提取溫度40℃，固液比1∶15，該條件下提取的水蘇糖得率是45.17%。本研究為今后合理利用草石蠶資源，開發(fā)新產(chǎn)品，豐富食品行業(yè)提供了參考。

[1]鄭建仙.功能性低聚糖[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：56-58

[2]江蘇新醫(yī)學(xué)院.中藥大辭典[M].上海：科學(xué)技術(shù)出版社，1992：90-98

[3]尤新.我國低聚糖生產(chǎn)技術(shù)研究進展[J].食品工業(yè)科技，2002，23(4)：4

[4]尹俊發(fā)，楊更亮.高效液相色譜—蒸發(fā)光散射檢測法測定草石蠶根莖中的水蘇糖[J].分析化學(xué)，2003,31(12)：1409-1412

[5]房剛.草石蠶中水蘇糖的提取[D].銀川：寧夏大學(xué)，2011

Study on Extracting Stachyose from Chinese artichoke

YE Chun-hua，Lü Yan-bei
（Tianjin Bohai Vocational Technical College，Tianjin 300402，China）

With Chinese artichoke as the material，the single factor and orthogonal experiment were taken to study the effects of extraction time，extraction temperature，ratio of solid to liquid on extraction rate of stachyose.And determine the optimum conditions of extracting stachyose.The results showed that the effects of all factors on extraction rate of stachyose from big to small in order was ratio of solid to liquid＞extraction time＞extraction temperature.Extraction rate of stachyose was the highest when extraction time was 60 min，extraction temperature was 40 ℃，ratio of solid to liquid was 1∶15.Under the conditions，extraction rate of stachyose was 45.17%.

Chinese artichoke；extraction time；extraction temperature；ratio of solid to liquid；extraction rate of stachyose

葉春華（1963—），女（漢），高級工程師，本科，研究方向：食品工程。

2011-11-11